品质管理与管制课件

ToolsforDesignOptimizationTaguchilossfunctionOptimizingreliability1品質管理與管制1ToolsforDesignOptimizationTKeyIdeaDesignoptimizationincludessettingpropertolerancestoensuremaximumproductperformanceandmakingdesignsrobust,thatis,insensitivetovariationsinmanufacturingortheuseenvironment.2品質管理與管制2KeyIdeaDesignoptimizationin田口損失函數（Taguchilossfunction）田口假設損失可用一種平方函數來估算，使得偏離目標值越遠相當於損失越大。損失函數表示為：品質管理與管制3田口損失函數（Taguchilossfunction）LossFunctions4losslossnolossnominaltolerancelosslossTraditionalViewTaguchi’sView品質管理與管制4LossFunctions4losslossnolosTaguchiLossFunctionCalculationsLossfunction:L(x)=k(x-T)2Example:Specification=.500

.020.Failureoutsideofthetolerancerangecosts$50torepair.Thus,50=k(.020)2.Solvingforkyieldsk=125,000.Thelossfunctionis: L(x)=125,000(x-.500)2

Expectedloss=k(

2+D2)

whereDisthedeviationfromthetarget.5品質管理與管制5TaguchiLossFunctionCalculat品質管理與管制6品質管理與管制6傳統的品質一致性之經濟模型總成本不一致成本品質保證成本品質“最佳水準”100%品質管理與管制7傳統的品質一致性之經濟模型總成本不一致成本品質保證成本品質“現代的品質一致性之經濟模型總成本不一致成本品質保證成本100%品質管理與管制8現代的品質一致性之經濟模型總成本不一致成本品質保證成本100OptimizingReliabilityStandardizationRedundancyPhysicsoffailure9品質管理與管制9OptimizingReliabilityStandardToolsforDesignVerificationReliabilitytestingMeasurementsystemsevaluationProcesscapabilityevaluation品質管理與管制10ToolsforDesignVerificationRKeyIdeaDesignverificationisnecessarytoensurethatdesignswillmeetcustomerrequirementsandcanbeproducedtospecifications.品質管理與管制11KeyIdeaDesignverificationisReliabilitytestingLifetestingAcceleratedlifetestingEnvironmentaltestingVibrationandshocktestingBurn-in(componentstresstesting)品質管理與管制12ReliabilitytestingLifetestinMeasurementSystemEvaluationWhenevervariationisobservedinmeasurements,someportionisduetomeasurementsystemerror.Someerrorsaresystematic(calledbias);othersarerandom.Thesizeoftheerrorsrelativetothemeasurementvaluecansignificantlyaffectthequalityofthedataandresultingdecisions.品質管理與管制13MeasurementSystemEvaluationW度量衡（Metrology）

－量度之科學準確度（Accuracy）：定義為觀測值接近已接受參考值或標準的一致性。精密度（Precision）：定義為隨機選取個別量度或結果之間的一致程度。品質管理與管制14度量衡（Metrology）

－量度之科學準確度（Accu品質管理與管制15品質管理與管制15重複性和可再測性研究1. 選出m個操作員和n個零件，一般來說至少選2個操作員和10個零件。要讓操作員看不到零件編號。2. 校準測量儀器。3. 讓每個操作員以隨機的次序測量各零件，並記錄結果。針對總共r次試驗重複此程序；但必須要試驗兩次以上。4. 計算每個操作員的平均測量值，以及最大和最小平均值的差異。5. 計算各零件和各操作員的全距：這些值，顯示同一個操作員重複測量同一個零件的變異性。接下來，計算各操作員的平均全距：計算整體平均全距。6. 計算個別全距的「管制界限」。品質管理與管制16重複性和可再測性研究1. 選出m個操作員和n個零件，一般來RepeatabilityandReproducibilityRepeatability(equipmentvariation)

–variationinmultiplemeasurementsbyanindividualusingthesameinstrument.Reproducibility(operatorvariation)-variationinthesamemeasuringinstrumentusedbydifferentindividuals品質管理與管制17RepeatabilityandReproducibilRepeatability&ReproducibilityStudiesQuantifyandevaluatethecapabilityofameasurementsystemSelectmoperatorsandnpartsCalibratethemeasuringinstrumentRandomlymeasureeachpartbyeachoperatorforrtrialsComputekeystatisticstoquantifyrepeatabilityandreproducibility品質管理與管制18Repeatability&ReproducibilitSpreadsheetTemplate品質管理與管制19SpreadsheetTemplate品質管理與管制19R&REvaluationUnder10%error-OK10-30%error-maybeOKover30%error-unacceptable品質管理與管制20R&REvaluationUnder10%errorKeyIdeaOneofthemostimportantfunctionsofmetrologyiscalibration—thecomparisonofameasurementdeviceorsystemhavingaknownrelation-shiptonationalstandardsagainstanotherdeviceorsystemwhoserelationshiptonationalstandardsisunknown.品質管理與管制21KeyIdeaOneofthemostimportProcessCapability

品質管理與管制22ProcessCapability品質管理與管制22

ProcessCapabilityTherangeoverwhichthenaturalvariationofaprocessoccursasdeterminedbythesystemofcommoncausesMeasuredbytheproportionofoutputthatcanbeproducedwithindesignspecifications品質管理與管制23

ProcessCapabilityTherangeoProcessCapabilityforVariablesAhighlycapableprocessproduceshighvolumeswithfewornodefectsWorld-classlevelsofprocesscapabilityaremeasuredbypartspermillion(ppm)defectlevels

品質管理與管制24ProcessCapabilityforVariabProcessCapabilityforVariablesSixSigmaAdesignprogramwhichemphasizesengineering(designing)partssothattheyarehighlycapable

品質管理與管制25ProcessCapabilityforVariabProcessCapabilityforVariablesCapabilityStudiesTwopurposestodeterminewhetheraprocessiscapableTodeterminewhetheraprocessconsistentlyresultsinproductsthatmeetspecificationsTodeterminewhetheraprocessisinneedofmonitoring

品質管理與管制26ProcessCapabilityforVariabTypesofCapabilityStudies–(1)Peak

performance

studyHowaprocessperformsunderidealconditionsProcess

characterization

studyHowaprocessperformsunderactualoperatingconditions品質管理與管制27TypesofCapabilityStudies–TypesofCapabilityStudies–(2)Component

variability

studyRelativecontributionofdifferentsourcesofvariation(e.g.,processfactors,measurementsystem)品質管理與管制28TypesofCapabilityStudies–ProcessCapabilityStudyChoosearepresentativemachineorprocessDefinetheprocessconditionsSelectarepresentativeoperatorProvidetherightmaterialsSpecifythegaugingormeasurementmethodRecordthemeasurementsConstructahistogramandcomputedescriptivestatistics:meanandstandarddeviationCompareresultswithspecifiedtolerances品質管理與管制29ProcessCapabilityStudyChooseProcessCapabilityspecificationspecificationspecificationspecificationnaturalvariationnaturalvariation(a)(b)naturalvariationnaturalvariation(c)(d)品質管理與管制30ProcessCapabilityspecificatioProcessCapabilityIndexCp=USL-LSL6sCpl,Cpu}USL-m3sCpl=m-LSL3sCpk=min{Cpu=品質管理與管制31ProcessCapabilityIndexCp=UProcessCapabilityRatiosNon-centeredprocess(generalcase):choosecpk=thelowerof:UpperSpecLimit–ProcessMeancpu=----------------------------------------or3

ProcessMean–LowerSpecLimitcpl=-----------------------------------------3

品質管理與管制32ProcessCapabilityRatiosNon-cProcessCapabilityExample-1SpecificationNominal(target)dimension:30mmTolerance:+1mm,-0.5mmProcessstandarddeviation:0.25

31–3030–29.5cpu=-----------=1.33

cpl=-------------=0.67 3(0.25)3(0.25)and

thereforeCpk=0.67品質管理與管制33ProcessCapabilityExample-1ProcessCapabilityRatiosCenteredprocess(specialcase):specificationwidthcp=----------------------------processwidthUpperSpecLimit–LowerSpecLimit=-----------------------------------------6

品質管理與管制34ProcessCapabilityRatiosCenteProcessCapabilityExample-2SpecificationNominal(target)dimension:30mmTolerance:±1mmProcessstandarddeviation:0.25

31–29cp=-----------=1.33 6(0.25)品質管理與管制35ProcessCapabilityExample-2ProcessCapabilityRequirementsProcessmustbenormallydistributedProcessmustbeincontrolProcesscapabilityresult:<1.00=notcapable<1.33=capable,butnotacceptable>1.33=capableandacceptable(generally)>2.00=capableandacceptable(6Σ)>5or10is“overkill”,excessiveresourceuseSJSUBus.142DavidA.Bentley0/24/06品質管理與管制36ProcessCapabilityRequirementProcessCapabilitySpreadsheetTemplate品質管理與管制37ProcessCapabilitySpreadsheetCapabilityVersusControlProcesscapability(CporCpk)MeasureofvariabilityagainstdesignspecificationsSpecssetbycustomerordesignengineerSpecwidth:USL&LSL(orUTL<L)Statisticalprocesscontrol(SPC)MeasureofvariabilityagainstcontrollimitsControllimitscalculatedfromsampledataUCLandLCL品質管理與管制38CapabilityVersusControlProceCapabilityVersusControlControlCapabilityCapableNotCapableInControlOutofControlIDEALTHEMANAGEMENTANDCONTROLOFQUALITY,5e,©2002South-Western/ThomsonLearningTM品質管理與管制39CapabilityVersusControlContrProcessControlvs.CapabilityThedifferencebetweencapabilityandstability(control)AprocessiscapableifindividualproductsconsistentlymeetspecificationAprocessisstable

(incontrol)onlyifcommonvariationispresentintheprocess

品質管理與管制40ProcessControlvs.CapabilityProcessCapabilityTherangeoverwhichthenaturalvariationofaprocessoccursasdeterminedbythesystemofcommoncausesMeasuredbytheproportionofoutputthatcanbeproducedwithindesignspecifications41品質管理與管制41ProcessCapabilityTherangeovTypesofCapabilityStudiesPeakperformancestudy

-howaprocessperformsunderidealconditionsProcesscharacterizationstudy

-howaprocessperformsunderactualoperatingconditionsComponentvariabilitystudy

-relativecontributionofdifferentsourcesofvariation(e.g.,processfactors,measurementsystem)42品質管理與管制42TypesofCapabilityStudiesPeaProcessCapabilityStudyChoosearepresentativemachineorprocessDefinetheprocessconditionsSelectarepresentativeoperatorProvidetherightmaterialsSpecifythegaugingormeasurementmethodRecordthemeasurementsConstructahistogramandcomputedescriptivestatistics:meanandstandarddeviationCompareresultswithspecifiedtolerances43品質管理與管制43ProcessCapabilityStudyChoose製程能力研究的六個步驟1. 選擇一個具代表性的機器或製程。2. 定義製程條件。3. 選出一個具代表性的操作員。4. 提供充足而標準等級的物料，使研究不致中斷。5. 訂出所用的測量方法。6. 提出依序紀錄產出單位的測量值與條件的方法。品質管理與管制44製程能力研究的六個步驟1. 選擇一個具代表性的機器或製程。品質管理與管制45品質管理與管制45品質管理與管制46品質管理與管制46ProcessCapability47specificationspecificationspecificationspecificationnaturalvariationnaturalvariation(a)(b)naturalvariationnaturalvariation(c)(d)品質管理與管制47ProcessCapability47specificatKeyIdeaTheprocesscapabilityindex,Cp(sometimescalledtheprocesspotentialindex),isdefinedastheratioofthespecificationwidthtothenaturaltoleranceoftheprocess.Cprelatesthenaturalvariationoftheprocesswiththedesignspecificationsinasingle,quantitativemeasure.48品質管理與管制48KeyIdeaTheprocesscapabilityProcessCapabilityIndex49Cp=UTL-LTL6sCpl,Cpu}UTL-m3sCpl=m-LTL3sCpk=min{Cpu=品質管理與管制49ProcessCapabilityIndex49Cp=SpreadsheetTemplate品質管理與管制50SpreadsheetTemplate品質管理與管制50製程能力指標品質管理與管制51製程能力指標品質管理與管制51單邊製程能力指標品質管理與管制52單邊製程能力指標品質管理與管制52本章結束THANKS!品質管理與管制53本章結束THANKS!品質管理與管制53第12章六標準差設計品質管理與管制54第12章六標準差設計品質管理與管制54六標準差設計（DesignforSixSigma;DFSS）DFSS包含四種主要活動：1.概念的發展，此時基於客戶要求、技術能力，和經濟現實狀況，而決定產品的功能性。2.設計的發展，專注於產品和服務的性能，必須要滿足產品和服務的製造或交貨要求。3.設計最佳化，設法使生產或使用的變異性最小，即開發一種「強健」設計。4.設計的確認，確保系統產能符合適當的標準差水準。品質管理與管制55六標準差設計（DesignforSixSigma;KeyIdeaDFSS的多數工具就像六標準差般已行之有年;但其獨特之處，是把他們融合成正式的理論方法,由六標準差哲學主導,並切記明確的企業目標。56品質管理與管制56KeyIdeaDFSS的多數工具就像六標準差般已行之有年;概念發展的工具概念設計Conceptdevelopment

–是應用科學、工程、以及企業知識，來產生基本的功能設計，同時滿足顧客、和製造或服務的要求。品質機能展開(QFD)概念工程57品質管理與管制57概念發展的工具概念設計ConceptdevelopmentKeyIdea研發基本功能設計，是把顧客需求轉換成可衡量的技術量度，以及轉換成後續的細部設計規格。58品質管理與管制58KeyIdea研發基本功能設計，是把顧客需求轉換成可衡量的品質機能展開

品質機能展開（qualityfunctiondeployment;QFD）—使在整個設計過程以及設計生產系統時，能滿足顧客的需求。這個名詞，是從描述流程的字Kanji翻譯而來。常用一種矩陣圖來呈現數據和資訊。。品質管理與管制59品質機能展開

品質機能展開（qualityfunctio品質機能展開60技術要求組件特性製程作業品質計畫品質管理與管制60品質機能展開60技術要求組件特性製程作業品質計KeyIdea透過改善價值鏈中所有機制的溝通和團隊合作，如行銷與設計之間設計與製造之間以及採購與供應商之間，故QFD使公司蒙受其利。61品質管理與管制61KeyIdea透過改善價值鏈中所有機制的溝通和團隊合作，如品質屋62技術需求顧客聲音關係矩陣技術需求優先順序顧客需求的優先順序競爭性評估內部關係品質管理與管制62品質屋62技術需求顧客聲音關係矩陣技術需求優先順序顧客品質屋（TheHouseofQuality）建造品質屋有六個基本步驟：1.確認顧客需求。2.確認技術需求。3.把顧客需求和技術需求產生關聯。4.評估競爭性的產品或服務。5.評估技術需求，並擬定目標值。6.決定在其餘生產/交貨流程中，要佈署什麼技術需求。品質管理與管制63品質屋（TheHouseofQuality）建造品質品質管理與管制64品質管理與管制64品質管理與管制65品質管理與管制65品質管理與管制66品質管理與管制66品質管理與管制67品質管理與管制67品質管理與管制68品質管理與管制68品質管理與管制69品質管理與管制69概念工程（ConceptEngineering;CE）主要步驟：1. 瞭解顧客的環境。2. 把瞭解轉換成需求。3. 把已得知者轉化為作業。5. 概念的遴選。4. 概念的產生。品質管理與管制70概念工程（ConceptEngineering;CE）可靠度設計

DesignforReliability

品質管理與管制71可靠度設計

DesignforReliability發展設計的工具公差設計設計失效模式和影響分析可靠度預測72品質管理與管制72發展設計的工具公差設計72品質管理與管制72公差設計決定某個尺寸允許的變異。工程師須瞭解成本與性能的權衡取捨。73品質管理與管制73公差設計決定某個尺寸允許的變異。73品質管理與管制73公差設計–(1)規格Specification將顧客需求轉換為設計需求。包含名義尺寸(nominaldimensions)和公差(tolerances).

名義值Nominalvalue製造時設法滿足顧客需求的理想尺寸或目標值公差Tolerance名義值上下所允許的變異體認到製程中有自然的變異(稱為「一般原因commoncauses」)品質管理與管制74公差設計–(1)規格Specification品質管理與ToleranceDesign–(2)考慮成本與性能的權衡取捨太緊的公差=不必要的成本太鬆的公差=不符合顧客需求最終的結果:太鬆或太緊都會耗費你的錢!品質管理與管制75ToleranceDesign–(2)考慮成本與性能的KeyIdea由於五個M：

menandwomen,materials,machines,methods,andmeasurement，製程中有自然的變異(稱為「一般原因commoncauses」)，所以不是所有的零件都能剛好依照名義規格來生產，因此公差是必要的。76品質管理與管制76KeyIdea由於五個M：76品質管理與管制76設計失敗模式和影響分析DFMEA

設計失效模式和影響分析（designfailuremodeandeffectsanalysis;DFMEA）的目的，是要找出所有可能會發生失敗的途徑，估計失敗的結果與嚴重性，以及建議矯正設計的措施。品質管理與管制77設計失敗模式和影響分析DFMEA設計失效模式和影響分析（d78品質管理與管制7878品質管理與管制78可靠度模型

ReliabilityModels

品質管理與管制79可靠度模型

ReliabilityModels品質管理可靠度可靠度Reliability

定義－某個產品、某件設備，或系統，針對一段指定時間，在指定的運轉條件下，能執行預期功能的機率。此定義有四個要素：機率、時間、功能(績效)，和運轉條件。80品質管理與管制80可靠度可靠度Reliability80品質管理與管制80功能(績效)－失效的種類功能性失效(Functionalfailure)–由於製造或材料的缺陷，產品壽命一開始就發生失效。“新品故障，DOA，DeadonArrival”“早期失敗，夭折，infantmortality”可靠度失效(Reliabilityfailure)–使用一段時間後的失效。81品質管理與管制81功能(績效)－失效的種類功能性失效(Functional可靠度測量失效率Failure

rate

(l)–每單位時間失效的次數替代的測量平均失效時間(MTTF，Meantimetofailure)平均失效間隔時間(MTBF，Meantimebetweenfailures)THEMANAGEMENTANDCONTROLOFQUALITY,5e,©2002South-Western/ThomsonLearningTM品質管理與管制82可靠度測量失效率Failurerate(l)–每單可靠度的種類

TypesofReliability固有的可靠性Inherent

reliability

－依據產品設計所預測（穩健設計）實現可靠性Achieved

reliability

－在使用過程中觀察THEMANAGEMENTANDCONTROLOFQUALITY,5e,©2002South-Western/ThomsonLearningTM(Mod11/11/02DAB)品質管理與管制83可靠度的種類

TypesofReliability固有的累積失效百分比曲線

CumulativeFailureRateCurveTHEMANAGEMENTANDCONTROLOFQUALITY,5e,©2002South-Western/ThomsonLearningTM品質管理與管制84累積失效百分比曲線

CumulativeFailureR可靠度模型

ReliabilityModels

浴缸曲線縱軸是失敗率橫軸是時間顯示產品在他們的生命中，無論早期或晚期都更有可能失敗

品質管理與管制85可靠度模型

ReliabilityModels浴缸曲線品KeyIdea很多電子組件普遍在壽命早期，展現高卻遞減的失效率(如曲線陡峭的斜率所證明),接著是失效綠鄉邦穩定時期，而以失效率遞增結束。86品質管理與管制86KeyIdea很多電子組件普遍在壽命早期，展現高卻遞減的失平均失效率曲線

AverageFailure